脳の働きを支えるタンパク質のつながりを可視化
USP46-miniTurboノックインマウスで新たな知見
岐阜大学 高等研究院 One Medicineトランスレーショナルリサーチセンター (COMIT) 村田知弥 特任准教授らの研究グループは、多様な脳機能制御に関与する脱ユビキチン化酵素USP46の機能解明を目的として、ビオチンリガーゼminiTurbo注1を内在性Usp46遺伝子座にノックインしたマウスモデルを開発しました。このマウスに対しビオチン高含有餌を与えることで、成体および発達期の脳において、非侵襲的にUSP46近接タンパク質のビオチン標識（BioID注2）が可能であることがわかりました。また、成体マウス由来ビオチン化タンパク質の質量分析により、USP46の脳内近接タンパク質群を同定しました。さらに、Usp46欠損マウス脳では、近接タンパク質として同定されたPLPP3注3の発現が低下しており、USP46による発現調節機構が示唆されました。
本研究は、生理的環境下における脳内USP46タンパク質間相互作用を非侵襲的に解析した点が特徴であり、USP46による脳機能制御や精神疾患の分子メカニズム解明に貢献します。またin vivo BioID技術は、他のタンパク質の相互作用解析に応用可能であり、本研究で確立した手法は神経科学分野をはじめ、生物・医学研究の新たな研究基盤としての展開が期待されます。
本研究成果は、日本時間2025年8月8日にExperimental Animals誌のオンライン版で発表されました。
in vivo BioID の概要
本研究のポイント
- USP46は多様な脳機能を制御しますが、どのようなタンパク質との相互作用を介して働いているのかは未解明でした。
- 新たに開発したUSP46-miniTurboマウスを用いて、生体脳におけるUSP46近接タンパク質のビオチン標識（in vivo BioID）を実施しました。
- ビオチン標識を目印として脳内USP46近接タンパク質群を特定し、その一つであるPLPP3がUSP46により発現制御を受ける可能性を見いだしました。
詳しい研究内容について
脳の働きを支えるタンパク質のつながりを可視化
－ USP46-miniTurboノックインマウスで新たな知見 －
論文情報
- 雑誌名：Experimental Animals
- 論文名：A novel miniTurbo knock-in mouse reveals a protein interaction network of USP46 in the brain
- 著 者：Kazuya Murata*, Noa Haneishi, Reiko Nakagawa, Yoko Daitoku, Seiya Mizuno（*責任著者）
- DOI：10.1538/expanim.25-0082
用語解説
- 注1 miniTurbo：
大腸菌が有するビオチンリガーゼBirAを元に開発されたタンパク質の一つ。近傍に存在するタンパク質をビオチン標識する活性が高く、同時に開発されたTurboIDに比べ小型である。 - 注2 BioID：
近接依存性ビオチン標識法。標的タンパク質に融合したビオチンリガーゼにより近接するタンパク質をビオチン化し、ビオチンを目印としてタンパク質を精製、質量分析により、どのようなタンパク質が標的タンパク質の近傍に存在したかを解析する手法。 - 注3 PLPP3：
リン脂質脱リン酸化酵素。多様な組織での機能が報告されているが、中枢神経系においては、神経発達やドーパミン伝達、統合失調症などに関与する可能性が示されている。
